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硫化鋰中試設備
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天津市九所科技發展有限公司
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硫化鋰中試設備
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在全固態電池產業化征途中，硫化物路線技術突破不斷提速。“全固態電池具備能量密度更高、安全性更好、循環壽命更長等諸多優勢，是業內公認的理想的下一代鋰電池創新技術。”業內人士分析指出，在眾多的全固態電池技術路線中，硫化物固態電解質具備較高的離子電導率優勢，且質地軟容易加工，是當下技術突破的關鍵方向。
與氧化物、聚合物等固態電解質相比，硫化物電解質具有較高的鋰離子電導率，室溫離子電導率可以達到10?3~ 10?2S/cm，其離子電導率*接近液態電解質。
作為**發展前景的一條技術路線，硫化物全固態電池獲得國內外新能源產業鏈企業的共同關注。目前包括比亞迪、廣汽、一汽、長安、豐田、本田、寶馬、福特，以及寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、松下、三星SDI等眾多國內外車企和電池廠商，都在廣泛布局硫化物全固態電池。
不少業內大佬也力挺硫化物全固態電池。比如，中國科學院院士歐陽明高就指出，當前全固態電池的技術路線，要聚焦以硫化物電解質為主體電解質，匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線，以比能量400Wh/kg、循環壽命1000次以上為性能目標，確保2027年實現轎車小批量裝車，2030年實現規模量產。
硫化物全固態電池市場應用前景廣闊。據業內機構預測，未來硫化物全固態電池市場規模將從2027年的2GWh增長到2030年到43GWh。隨著生產成本的降低，預計2030年以后，其市場規模將持續爆發式增長，到2035年將有望增長到494GWh。無論是機器人、可穿戴設備、航天設備、電動汽車等領域，硫化物固態電池都將大展身手。
固態電池的優勢
固態電池正是可以以突破性的能量密度（可達500Wh/kg）、本質安全特性和出色的低溫性能，突破傳統電池*明顯的短板，成為下一代技術路線。
當前四大技術體系中，氧化物固態電池的性能與成本相對綜合，聚合物具有加工性好、界面相容性好等優勢，硫化物因高離子電導率備受青睞，而鹵化物仍需突破成本與工藝瓶頸。
硫化物固態電池是當下的主流
2025 年 2 月，中國科學院院士歐陽明高表示當前全固態電池的技術路線，主 要聚焦以硫化物電解質為主體電解質，并預測**代（石墨/低硅負極）全固態電池將于 2025~2027 年實現量產。
硫化物路線的主要優點有：1）高離子電導率：接觸性好，能達到>10^(?3) S/cm，高鋰離 子遷移數(tLi+接近于 1)；2）電化學穩定窗口較寬；3）固固接觸好：粒子比較柔軟，固固 接觸容易形成面接觸；4）能量密度高：采用高容量負極材料和高電壓正極材料，理論達 500Wh/kg；5）倍率性能好。
目前制備硫化鋰的主要方法有四類：球磨法、溶劑法、高溫高壓法、直接碳復合法。由于硫、鋰兩種元 素在自然界的多元賦存形態，硫化鋰合成前體的選擇呈現多樣性，衍生出鋰 硫化合法、碳熱還原法、水合肼還原法、液相復分解法及硫化氫中和法等不 同工藝路線。
1. 機械球磨法：在惰性氣氛下，將單質硫和金屬鋰/氫化鋰按比例混合后進 行機械球磨反應得到硫化鋰。其具有工藝簡單、環境友好、無廢液產生。但也存 在原料成本高(氫化鋰)反應時間長、轉化率較低，所得產品存在雜項如多硫化鋰 等，不易提純，產業化設備不易選型等缺點。
2. 液相法（溶劑法）：將鋰/鋰化合物和硫/硫化合物在溶劑介質中混合反應制備硫化 鋰。溶劑選用有機溶劑或液氨；有機溶劑多選用脂肪烴、芳香烴或醚溶劑等，比 如乙醇、已烷、甲苯、乙醚、四氫呋喃、氮甲基吡咯烷酮等。液相反應充分完全， 不易殘留雜質，產品提純容易；不需要高溫處理，能耗較??；工藝簡單，工況較 易控制。但是，有機溶劑易燃、易爆、易揮發，環境污染嚴重，不易回收；工沉 危險性高，較難控制。
3. 氣相法（高溫高壓法）：在惰性/還原保護氣氛下，高溫、高壓使鋰/鋰化合物和硫/硫化 合物通過還原或氣相等反應制備硫化鋰。該工藝流程簡單，無有害氣體產生，且 有效利用了高溫高壓密閉反應的優勢，避免有害溶劑泄漏，大大縮短了制備流程。 但是高溫、高壓，工況控制不易，設備選型要求高，增加了反應過程及后處理的風險。
4. 碳熱還原法（直接碳復合法）： 利用碳的強還原性，在制備硫化鋰的反應中直接加入碳材 料/碳材料前驅體，一步法合成分散均勻、性能良好、形貌可控的硫化鋰/碳復合 材料。該工藝反應更易控制，解決了因硫化鋰遇水、氧敏感而導致的生產和儲運困難的問題；提高了產品收率和性能，改善了傳統硫化鋰/碳復合材料制備工序復雜的現狀，提高了活性材料在鋰硫電池正極中的分散性，提升了鋰硫電池的電化 學性能。但是，該技術尚需優化完善，產品質量不穩定，復合材料形貌可控性較差。
